Como a Terra primordial reuniu os ingredientes da vida

O maior obstáculo para os astrobiólogos é simples e, ao mesmo tempo, enorme: só conhecemos um planeta com vida. Entre todos os corpos do Sistema Solar, apenas a Terra combina uma atmosfera densa, água líquida à superfície e uma química orgânica capaz de sustentar organismos.

No entanto, esta “receita” não esteve sempre disponível. Há milhares de milhões de anos, quando a Terra ainda era muito jovem, o cenário era diferente. Embora a nebulosa a partir da qual os planetas se formaram fosse rica em elementos voláteis, as temperaturas elevadas no Sistema Solar interior impediram, em grande medida, que esses compostos condensassem; por isso, mantiveram-se sobretudo no estado gasoso.

Consequentemente, esses elementos não ficaram incorporados nos materiais sólidos e rochosos que deram origem aos planetas interiores. Em geral, só os corpos que se formaram mais longe do Sol conseguiram reter substâncias essenciais à vida - o que levanta uma questão central: de que forma e em que momento é que esses ingredientes chegaram à Terra?

Porque a Terra jovem era seca no Sistema Solar interior

Se os voláteis (como água e certos compostos de carbono) permaneceram gaseificados perto do Sol, a Terra primordial teria nascido, à partida, com um défice desses componentes. Esta ideia ajuda a explicar por que motivo a “habitabilidade” pode não ser um resultado automático da formação planetária: mesmo num sistema com abundância de matéria-prima, a distribuição dessa matéria varia drasticamente com a distância à estrela.

Dito de outro modo, a Terra pode ter começado como um planeta essencialmente rochoso e seco, precisando de um mecanismo posterior para receber água e outros elementos-chave - um mecanismo que poderia ter sido tão raro quanto decisivo.

O estudo da Universidade de Berna sobre a composição química da Terra primordial

Um novo estudo de investigadores da Universidade de Berna mostrou, pela primeira vez, que a composição química da Terra primordial ficou definida apenas três milhões de anos após a sua formação (há cerca de 4,5 mil milhões de anos). A conclusão principal é clara: os ingredientes necessários à vida (água, compostos de carbono, enxofre, entre outros) terão sido acrescentados mais tarde, muito provavelmente através de um impacto.

O trabalho foi realizado por Pascal Maurice Kruttasch e Klaus Mesger - respetivamente, um investigador pós-doutorado e professor emérito de Geoquímica - no Instituto de Ciências Geológicas (GEO) da Universidade de Berna. Mesger integra ainda a comissão científica que supervisiona o Centro de Espaço e Habitabilidade (CSH) de Berna. O estudo, desenvolvido no âmbito da dissertação de Kruttasch no GEO, foi publicado a 1 de agosto na revista Avanços da Ciência.

Para chegar a estas conclusões, a equipa concentrou-se em dois isótopos: manganês-53 (⁵³Mn) e crómio-53 (⁵³Cr), analisados em meteoritos e em amostras de rochas terrestres. Em seguida, recorreu a cálculos de modelação para estabelecer limites sobre o tempo necessário para a composição química da Terra se consolidar.

Com essa abordagem, foi possível estimar as idades relativas desses elementos e inferir a “assinatura química” - o padrão distintivo de substâncias - que caracterizava a Terra primordial.

Relógio isotópico de manganês-53 e crómio-53

Os resultados indicam que a composição da Terra ficou completa em menos de três milhões de anos após o nascimento do Sistema Solar, fornecendo os primeiros dados empíricos sobre a composição original da Terra primordial. Kruttasch explicou, numa nota da Universidade de Berna:

Foi utilizado um sistema de medição temporal de alta precisão baseado no decaimento radioativo do manganês-53 para determinar a idade com exatidão. Este isótopo existia no início do Sistema Solar e decaiu para crómio-53, com uma semivida de cerca de 3,8 milhões de anos.

O nosso Sistema Solar formou-se há aproximadamente 4 568 milhões de anos. Tendo em conta que bastaram até 3 milhões de anos para se definirem as propriedades químicas da Terra, trata-se de um processo surpreendentemente rápido.

Composição química da Terra primordial e a Hipótese do Grande Impacto (Theia)

Estas conclusões reforçam a Hipótese do Grande Impacto, segundo a qual o sistema Terra–Lua se formou devido a uma colisão gigantesca, há cerca de 4,5 mil milhões de anos, entre a Terra primordial e um corpo do tamanho de Marte, conhecido como Theia. Propõe-se ainda que Theia se terá formado mais longe no Sistema Solar e, por isso, teria uma composição mais rica em elementos voláteis - incluindo água.

Na prática, a análise sugere que a Terra primordial era um planeta rochoso e seco, e que a colisão com Theia terá introduzido os elementos que, mais tarde, tornariam possível a vida.

Vale a pena notar que, além de um grande impacto único, outros cenários discutidos na ciência incluem a entrega gradual de voláteis por múltiplos impactos de asteroides e outros corpos ricos em água ao longo do tempo. Distinguir entre estas possibilidades exige cruzar várias linhas de evidência geoquímica, incluindo assinaturas isotópicas em rochas terrestres, meteoritos e amostras lunares.

Também por isso, estudos deste tipo são particularmente valiosos: ao colocar limites temporais rigorosos sobre quando a “base química” da Terra ficou estabelecida, tornam mais fácil avaliar quais os acontecimentos posteriores que realmente poderiam ter alterado de forma decisiva o inventário de água e de compostos essenciais.

Implicações para a astrobiologia e próximos passos

As conclusões contribuem de forma significativa para compreendermos os processos do Sistema Solar primitivo e acrescentam pistas sobre como e quando a vida terá emergido. Além disso, podem ser relevantes para a astrobiologia e para a avaliação de planetas rochosos que orbitam mais perto das suas estrelas: mesmo que estejam numa região desfavorável à retenção inicial de voláteis, poderão adquirir os ingredientes necessários à vida através de eventos tardios.

O passo seguinte, segundo Kruttasch, é estudar a colisão com mais detalhe, o que deverá envolver modelação computacional e simulações:

A Terra não deve a sua atual “amigabilidade para a vida” a um desenvolvimento contínuo, mas provavelmente a um evento aleatório - o impacto tardio de um corpo estranho rico em água. Isto mostra que a habitabilidade no universo está longe de ser garantida.

Até agora, este evento de colisão não é suficientemente compreendido. São necessários modelos que expliquem plenamente não só as propriedades físicas da Terra e da Lua, mas também a sua composição química e as assinaturas isotópicas.

Este artigo foi publicado originalmente no portal Universo Hoje. Leia o texto original.